package io.tec.cloud.algorithm.c04_v20220613;


/**
 * 在一个数组中，
 * 任何一个前面的数a，和任何一个后面的数b，
 * 如果(a,b)是降序的，就称为逆序对
 * 返回数组中所有的逆序对
 */
public class Code03_ReversePair {

    public static int reversePair(int[] arr) {
        if (arr == null || arr.length < 2) {
            return 0;
        }

        return process(arr, 0, arr.length - 1);
    }

    private static int process(int[] arr, int l, int r) {

        // base case
        if (l == r) {
            return 0;
        }

        int mid = l + ((r - l) / 2);

        return process(arr, l, mid) + process(arr, mid + 1, r) + merge(arr, l, mid, r);
    }

    private static int merge(int[] arr, int l, int mid, int r) {

        int[] help = new int[r - l + 1];
        int count = 0;
        int li = mid;
        int ri = r;
        int idx = help.length - 1;
        while (li >= l && ri >= mid + 1) {
            count += arr[li] > arr[ri] ? ri - mid : 0;
            help[idx--] = arr[li] > arr[ri] ? arr[li--] : arr[ri--];
        }

        while (li >= l) {
            help[idx--] = arr[li--];
        }

        while (ri >= mid + 1) {
            help[idx--] = arr[ri--];
        }
        for (int i = 0; i < help.length; i++) {
            arr[l + i] = help[i];
        }

        return count;
    }

    public static int reversePair2(int[] arr) {
        if (arr == null || arr.length < 2) {
            return 0;
        }

        int count = 0;
        int mergeSize = 1;
        int N = arr.length - 1;
        while (mergeSize <= N) {
            int l = 0;
            while (l < N) {
                if (mergeSize > N - l) {
                    break;
                }
                int mid = l + mergeSize - 1;
                int r = mid + Math.min(N - mid, mergeSize);
                count += merge(arr, l, mid, r);
                l = r + 1;
            }
            if (mergeSize > N / 2) {
                break;
            }
            mergeSize <<= 1;
        }
        return count;
    }


//    public static int reversePair(int[] arr) {
//        if (arr == null || arr.length < 2) {
//            return 0;
//        }
//
//        return process(arr, 0, arr.length - 1);
//    }
//
//    private static int process(int[] arr, int l, int r) {
//        // base case
//        if (l == r) {
//            return 0;
//        }
//
//        int mid = l + ((r - l) >> 1);
//
//        return process(arr, l, mid) + process(arr, mid + 1, r) + merge(arr, l, mid, r);
//    }
//
//    private static int merge(int[] arr, int l, int mid, int r) {
//        int count = 0;
//        int[] help = new int[r - l + 1];
//        int idx = help.length - 1;
//        int li = mid;
//        int ri = r;
//        while (li >= l && ri >= mid + 1) {
//            // 个数：从右边ri到m+1的个数：ri - (m+1) + 1
//            count += arr[li] > arr[ri] ? ri - mid : 0;
//            help[idx--] = arr[li] > arr[ri] ? arr[li--] : arr[ri--];
//        }
//
//        while (li >= l) {
//            help[idx--] = arr[li--];
//        }
//
//        while (ri >= mid + 1) {
//            help[idx--] = arr[ri--];
//        }
//
//        for (int i = 0; i < help.length; i++) {
//            arr[l + i] = help[i];
//        }
//        return count;
//    }
//
//    public static int reversePair2(int[] arr) {
//        if (arr == null || arr.length < 2) {
//            return 0;
//        }
//        int count = 0;
//        int mergeSize = 1;
//        int n = arr.length;
//        while (mergeSize < n) {
//            int l = 0;
//            while (l < n) {
//                if (mergeSize > n - l) {
//                    break;
//                }
//
//                int mid = l + mergeSize - 1;
//                int r = mid + Math.min(mergeSize, n - mid - 1);
//                count += merge(arr, l, mid, r);
//                l = r + 1;
//            }
//            if (mergeSize > n / 2) {
//                return count;
//            }
//            mergeSize <<= 1;
//        }
//        return count;
//    }
//
//    public static int cycleCount(int[] arr) {
//        if (arr == null || arr.length < 2) {
//            return 0;
//        }
//        int count = 0;
//        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
//            for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {
//                count += arr[i] > arr[j] ? 1 : 0;
//            }
//        }
//        return count;
//    }


//    public static int reverPairNumber(int[] arr) {
//        if (arr == null || arr.length < 2) {
//            return 0;
//        }
//        return process(arr, 0, arr.length - 1);
//    }
//
//    // arr[L..R]既要排好序，也要求逆序对数量返回
//    // 所有merge时，产生的逆序对数量，累加，返回
//    // 左 排序 merge并产生逆序对数量
//    // 右 排序 merge并产生逆序对数量
//    public static int process(int[] arr, int l, int r) {
//        if (l == r) {
//            return 0;
//        }
//        // l < r
//        int mid = l + ((r - l) >> 1);
//        return process(arr, l, mid) + process(arr, mid + 1, r) + merge(arr, l, mid, r);
//    }
//
//    public static int merge(int[] arr, int L, int m, int r) {
//        int[] help = new int[r - L + 1];
//        int i = help.length - 1;
//        int p1 = m;
//        int p2 = r;
//        int res = 0;
//        while (p1 >= L && p2 > m) {
//            res += arr[p1] > arr[p2] ? (p2 - m) : 0;
//            help[i--] = arr[p1] > arr[p2] ? arr[p1--] : arr[p2--];
//        }
//        while (p1 >= L) {
//            help[i--] = arr[p1--];
//        }
//        while (p2 > m) {
//            help[i--] = arr[p2--];
//        }
//        for (i = 0; i < help.length; i++) {
//            arr[L + i] = help[i];
//        }
//        return res;
//    }

    // for test
    public static int comparator(int[] arr) {
        int ans = 0;
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {
                if (arr[i] > arr[j]) {
                    ans++;
                }
            }
        }
        return ans;
    }

    // for test
    public static int[] generateRandomArray(int maxSize, int maxValue) {
        int[] arr = new int[(int) ((maxSize + 1) * Math.random())];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            arr[i] = (int) ((maxValue + 1) * Math.random()) - (int) (maxValue * Math.random());
        }
        return arr;
    }

    // for test
    public static int[] copyArray(int[] arr) {
        if (arr == null) {
            return null;
        }
        int[] res = new int[arr.length];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            res[i] = arr[i];
        }
        return res;
    }

    // for test
    public static boolean isEqual(int[] arr1, int[] arr2) {
        if ((arr1 == null && arr2 != null) || (arr1 != null && arr2 == null)) {
            return false;
        }
        if (arr1 == null && arr2 == null) {
            return true;
        }
        if (arr1.length != arr2.length) {
            return false;
        }
        for (int i = 0; i < arr1.length; i++) {
            if (arr1[i] != arr2[i]) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

    // for test
    public static void printArray(int[] arr) {
        if (arr == null) {
            return;
        }
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.print(arr[i] + ", ");
        }
        System.out.println();
    }

    // for test
    public static void main(String[] args) {
        int testTime = 100000;
        int maxSize = 50;
        int maxValue = 10000;
        System.out.println("测试开始");
        for (int i = 0; i < testTime; i++) {
//            int[] arr1 = {26, -71, 71, 18, 70};//generateRandomArray(maxSize, maxValue);
//            int[] arr1 = {23, -17, -5, -19};//generateRandomArray(maxSize, maxValue);
//            int[] arr1 = {1514, 597};//generateRandomArray(maxSize, maxValue);
            int[] arr1 = generateRandomArray(maxSize, maxValue);
            int[] arr2 = copyArray(arr1);
            if (reversePair2(arr1) != comparator(arr2)) {
                System.out.println("Oops!");
                printArray(arr1);
                printArray(arr2);
                break;
            }
        }
        System.out.println("测试结束");
    }
}
